(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片を所定温度に加熱した後、断面方形状に粗圧延し、次いで前記鋼片を水冷装置により所定温度に冷却した後、断面円形状に仕上圧延して棒鋼を製造する方法であって、前記水冷装置で冷却水を前記鋼片の上下面全体に吹き付けると共に、前記鋼片の表面で跳ね返る圧力の冷却水を前記鋼片の左右側面中央部に吹き付けて前記鋼片を所定温度に冷却することを特徴とする棒鋼の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の棒鋼の製造方法において、前記水冷装置として、前記冷却水を左右方向から噴射して前記左右側面中央部に吹き付ける複数の冷却水噴射ノズルを上下に配列し、該複数の冷却水噴射ノズルへの給水を遮断する複数の給水遮断弁と、該給水遮断弁を前記鋼片の厚さに応じて開閉制御する制御装置とを有する水冷装置を用いて、前記鋼片を所定温度に冷却することを特徴とする棒鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車や建設機械の部品素材として用いられる棒鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や建設機械の部品素材として用いられる棒鋼は、通常、連続鋳造機等で断面矩形状に鋳造された鋼片（ブルーム）を加熱炉で所定温度に加熱した後、粗圧延機により断面方形状に圧延し、さらに仕上圧延機で断面円形状に圧延して製造される。
この場合、靭性などの機械的特性を改善するために、粗圧延機で断面方形状に圧延された鋼片を所定温度に冷えるまで放置することで仕上圧延温度を低温化することが行われている。そこで、水冷装置により所定温度に冷却すれば、冷却の高能率化ができると期待される。しかし、粗圧延機で断面方形状に圧延された鋼片を冷却する水冷装置として、鋼片の表面全体に冷却水を吹き付けて鋼片を冷却する方式のものを用いると、鋼片の角部が冷却水によって過冷却され、材質の均一な棒鋼を製造することが難しくなるという問題が生じる。
このような問題は熱延鋼板を熱間圧延工程で水冷する場合にも発生し、特許文献１には、スプレイヘッダーからの冷却水が熱延鋼板の上面中央部のみに散水されるように熱延鋼板の上面エッジ部をエッジマスクによりマスクして熱延鋼板エッジ部の過冷却を防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３７８３２号公報（００１０−００１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、粗圧延機で断面矩形状に圧延された鋼片を水冷装置により冷却する際に特許文献１に記載された技術を適用すると、図５に示すように、粗圧延後の鋼片である中間圧延素材４の上側角部４ａ，４ｂが過冷却となることを防止できるが、中間圧延素材４の下側角部４ｂ，４ｃは下方からの冷却水８と左右方向からの冷却水８によって過冷却されてしまうという問題がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粗圧延機で断面方形状に圧延された鋼片を水冷装置により所定温度に冷却する際に、鋼片の角部が冷却水によって過度に冷却されることを抑制して材質の均一な棒鋼を製造することのできる棒鋼の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、鋼片を所定温度に加熱した後、断面方形状に粗圧延し、次いで前記鋼片を水冷装置により所定温度に冷却した後、断面円形状に仕上圧延して棒鋼を製造する方法であって、前記水冷装置で冷却水を前記鋼片の上下面全体に吹き付けると共に、前記鋼片の表面で跳ね返る圧力の冷却水を前記鋼片の左右側面中央部に吹き付けて前記鋼片を所定温度に冷却することを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の棒鋼の製造方法において、前記水冷装置として、前記冷却水を左右方向から噴射して前記左右側面中央部に吹き付ける複数の冷却水噴射ノズルを上下に配列し、該複数の冷却水噴射ノズルへの給水を遮断する複数の給水遮断弁と、該給水遮断弁を前記鋼片の厚さに応じて開閉制御する制御装置とを有する水冷装置を用いて、前記鋼片を所定温度に冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、粗圧延機で断面方形状に圧延された鋼片を水冷装置により所定温度に冷却するに際して、冷却水を鋼片の上下面全体に吹き付けると共に、鋼片の表面で跳ね返る圧力の冷却水を鋼片の左右側面中央部に吹き付けることで、鋼片の左右側面中央部に吹き付けられた冷却水は鋼片の側面で左右方向に跳ね返るので、鋼片の角部が冷却水によって過度に冷却されることを抑制して材質の均一な棒鋼を製造することができる。
請求項２に係る発明によれば、水冷装置の冷却水噴射ノズルから鋼片の左右側面に噴射される冷却水の噴射領域を粗圧延機で断面方形状に圧延された鋼片の厚さに応じて任意に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】棒鋼製造設備の一例を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】粗圧延後の鋼片である中間圧延素材の冷却から仕上圧延に至るまでの温度変化を伝熱解析によって求めた結果を示す図である。
【図４】粗圧延後の鋼片厚さが大きい場合の冷却水の噴射領域を示す図である。
【図５】本発明が解決しようとする課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図中符号１は連続鋳造機で断面矩形状に鋳造された鋼片（ブルーム）２を加熱する加熱炉であって、この加熱炉１で加熱された鋼片２は図示しない搬送ローラテーブルにより粗圧延機３に搬送されるようになっている。
粗圧延機３は加熱炉１で加熱された鋼片２を正方形の断面形状に圧延するものであって、この粗圧延機３で圧延された鋼片２は断面が正方形の中間圧延素材４となり、粗圧延機３の後段に設置された水冷装置５に供給されるようになっている。
【００１０】
水冷装置５は粗圧延機３で圧延された鋼片である中間圧延素材４を所定温度に冷却するものであって、この水冷装置５で冷却された中間圧延素材４は仕上圧延機６に供給され、ここで断面円形状に仕上圧延されることによって棒鋼７となる。
図２に示すように、水冷装置５は中間圧延素材４の表面に冷却水８Ａ，８Ｂを上下方向と左右方向から噴射する複数の冷却水噴射ノズル９Ａ，９Ｂを有し、これらの冷却水噴射ノズル９Ａ，９Ｂのうち冷却水噴射ノズル９Ｂは複数の冷却水噴射ノズルが上下方向に配列されるとともに、中間圧延素材４の表面で跳ね返る圧力の冷却水８Ｂを噴出するように構成されている。
【００１１】
また、水冷装置５は冷却水噴射ノズル９Ｂへの給水を遮断する複数の給水遮断弁１０と、これらの給水遮断弁１０を開閉制御する制御装置１１とを有し、制御装置１１は中間圧延素材４の厚さに応じて給水遮断弁１０を開閉制御するように構成されている。
加熱炉１で加熱された鋼片２を熱間圧延して棒鋼７を製造する際に、粗圧延機３で断面方形状に圧延された鋼片である中間圧延素材４を冷却する水冷装置として、図２に示した水冷装置５を用いると、水冷装置５の冷却水噴射ノズル９Ａから噴出した冷却水８Ａは中間圧延素材４の上下面全体に吹き付けられ、水冷装置５の冷却水噴射ノズル９Ｂから噴出した冷却水８Ｂは中間圧延素材４の左右側面中央部に吹き付けられる。このとき、冷却水噴射ノズル９Ｂから中間圧延素材４の左右側面中央部に吹き付けられた冷却水８Ｂは、図２に示すように、中間圧延素材４の側面で左右方向に跳ね返るので、冷却水噴射ノズル９Ａ，９Ｂからの冷却水８Ａ，８Ｂによって中間圧延素材４の角部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが過度に冷却されることはない。
【００１２】
図３は中間圧延素材４の冷却から仕上圧延に至るまでの温度変化を伝熱解析によって求めた結果を示し、図３からも明らかなように、水冷装置５で冷却された中間圧延素材４は各面で均一な温度分布となって仕上圧延が開始される。
従って、上述した本発明の一実施形態のように、水冷装置５で冷却水８Ａを中間圧延素材４の上下面全体に吹き付けると共に、中間圧延素材４の表面で跳ね返る圧力の冷却水８Ｂを中間圧延素材４の左右側面中央部に吹き付けることで、中間圧延素材４を水冷装置５で所定温度に冷却する際に中間圧延素材４の角部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが過度に冷却されてしまうことがないので、材質の均一な棒鋼７を製造することができる。
【００１３】
また、中間圧延素材４を冷却する水冷装置として、上述した本発明の一実施形態のように、中間圧延素材４の表面に冷却水８Ａ，８Ｂを上下方向と左右方向から噴射する複数の冷却水噴射ノズル９Ａ，９Ｂと、これらの冷却水噴射ノズル９Ａ，９Ｂのうち冷却水８Ｂを左右方向から噴射する冷却水噴射ノズル９Ｂへの給水を遮断する複数の給水遮断弁１０と、これらの給水遮断弁１０を中間圧延素材４の厚さに応じて開閉制御する制御装置１１とを有する水冷装置５を用いると、図２及び図４に示すように、冷却水噴射ノズル９Ｂから中間圧延素材４の表面に噴射される冷却水８Ｂの噴射領域を中間圧延素材４の厚さに応じて任意に調節することができる。
次に、表１を参照して、本発明の実施例と比較例について説明する。
【００１４】
【表１】
0005556472.tif 000002
【００１５】
表１の実施例は、中間圧延素材を図２に示した水冷装置により冷却した後、仕上圧延を施して得られた棒鋼（直径１８０ｍｍ）の仕上圧延終了直後の表面温度を放射温度計によって測定すると共に棒鋼の機械的特性を調査した結果を示している。
また、表１の比較例は中間圧延素材を図５に示す方法で冷却した後、仕上圧延を施して得られた棒鋼（直径１８０ｍｍ）の仕上圧延終了直後の表面温度を放射温度計によって測定すると共に棒鋼の機械的特性を調査した結果を示している。
【００１６】
表１の実施例と比較例とを比較すると、比較例では棒鋼の仕上圧延終了直後の表面温度が６１０〜７５０℃であるのに対し、実施例では棒鋼の仕上圧延終了直後の表面温度が６５０〜７５０℃となり、比較例よりも温度分布のバラツキが小さいことがわかる。
また、比較例では棒鋼の引張り強度が８７７〜９５０ＭＰａであるのに対し、実施例では棒鋼の引張り強度が８８１〜９０２ＭＰａとなり、比較例よりも引張り強度のバラツキが小さいことがわかる。
【符号の説明】
【００１７】
１…加熱炉
２…鋼片
３…粗圧延機
４…中間圧延素材
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…中間圧延素材の角部
５…水冷装置
６…仕上圧延機
７…棒鋼
８Ａ，８Ｂ…冷却水
９Ａ，９Ｂ…冷却水噴射ノズル
１０…給水遮断弁
１１…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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